DE102019130175A1

DE102019130175A1 - Spritzgussverfahren eines Bauteils, wie beispielsweise eines Kabelhalters, mit einer integrierten Drahtlos-Kennungs-Folie

Info

Publication number: DE102019130175A1
Application number: DE102019130175.0A
Authority: DE
Inventors: Farshad Miraboutalebi; Hagen Spiess
Original assignee: HellermannTyton GmbH
Current assignee: HellermannTyton GmbH
Priority date: 2019-11-08
Filing date: 2019-11-08
Publication date: 2021-05-12
Also published as: US20210138703A1; JP2021075051A; KR20210056916A; CN112776252A; US11433581B2; EP3819233A1

Abstract

Die Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren zum Spritzgießen eines Bauteils (1), insbesondere eines Kabelbinders, mit einer integrierten Drahtlos-Kennung (2), umfassend die folgenden Verfahrensschritte: a) Einlegen einer Kennungs-Folie (5) mit zwei Hauptoberflächen (9a, 9b), die durch eine Kante (10) getrennt sind, in eine Formkavität (12) einer offenen Form (11), wo die Kennungs-Folie (5) durch eine Halteeinrichtung (13) in Position gehalten wird; b) Schließen der Form (11); c) Einspritzen eines Einspritzmaterials (21) in die Formkavitätsteile (14a, 14b), die an die zwei Hauptoberflächen (9a, 9b) der Kennungs-Folie (5) angrenzen, gleichzeitig und symmetrisch in Bezug auf eine Haupterstreckungsebene der Kennungs-Folie (5), die parallel zu den zwei Hauptoberflächen (9a, 9b) der Kennungs-Folie (5) ist, um den Herstellungsprozess eines Bauteils (1) mit einem integrierter Drahtlos-Kennung oder Label (2) zu vereinfachen und zu beschleunigen. Die Offenbarung bezieht sich ferner auf eine entsprechende Formgebungseinrichtung sowie ein entsprechendes Bauteil (1) mit einer integrierten Drahtlos-Kennung (2).

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Folien-Überspritzungsprozess, insbesondere einen RFID-Folien- Überspritzungsprozess, für Bauteile, wie einen Kabelhalter, mit einer integrierten Drahtlos-Kennung (Drahtlos-„Tag“).
Hintergrund
Für Produkte und Prozesse von zunehmender Größe und Komplexität wird das Labeling oder Tagging, die Kennung, der am Prozess und/oder Produkt beteiligten Bauteile immer wichtiger. Dies hat zur Folge, dass immer mehr Komponenten im jeweiligen Produkt und/oder Prozess, insbesondere sehr kleine Teile, gelabelt oder gekennzeichnet („getagged“) werden müssen. Dies kann durch Radiofrequenz-Identifikation-(RFID)-Kennungen („Tags“) geschehen, zum Beispiel durch in das jeweilige Label integrierte RFID-Chips. Eine Alternative kann eine optische Kennung sein, beispielsweise ein Barcode oder ein Unternehmenslogo, das in das jeweilige Label integriert ist. Ein solches Label sollte klein, insbesondere flach, robust und leicht herstellbar sein. Eine Möglichkeit zur Bewältigung dieses Problems besteht darin, einen RFID-Glastransponder in das Label einzuformen, der die Form eines Kabelbinders haben kann.
Das Einformen eines Glastransponders in ein flaches Bauteil, wie einen Kabelbinder, ist jedoch ein relativ komplexer, zeitaufwändiger Prozess, der eine große Anzahl von Prozessschritten umfasst. Auch Formgebungsprozesse von anderen Einheiten, wie Chipkarten, vgl. FR2882680 B1 oder Spielmarken, siehe DE 69613341 T1 , werden mit relativ zeitaufwändigen Prozessen hergestellt.
Folglich besteht das objektive technische Problem, das durch die Erfindung gelöst werden soll, darin, den Herstellungsprozess eines Bauteils mit einer integrierten Drahtlos-Kennung oder Label zu vereinfachen und zu beschleunigen.
Überblick
Dieses Problem wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Ein Aspekt bezieht sich auf ein Verfahren zum Spritzgießen eines Bauteils mit einer integrierten Drahtlos-Kennung („Drahtlos-Tag“). Insbesondere kann es sich bei dem Bauteil mit einer integriertem Drahtlos-Kennung um einen Kabelbinder mit einer integrierten Drahtlos-Kennung handeln. Bei der Drahtlos-Kennung kann es sich um eine elektrische Kennung handeln, wie beispielsweise eine RFID-Kennung für Drahtlos-Radiofrequenz-Kennung („Tagging“), oder eine optische Kennung, wie beispielsweise einen Barcode oder dergleichen, für optische Kennung. Das Verfahren umfasst eine Reihe von Verfahrensschritten.
Ein erster Verfahrensschritt ist das Einlegen, als Drahtlos-Kennung, einer Kennungs-Folie mit zwei (parallelen) Hauptoberfiächen, die durch eine äußere Kante getrennt sind, in eine Formkavität einer offenen Form, wo die Kennungs-Folie durch eine Halteeinrichtung in Position gehalten wird. Die Halteinrichtung kann, zumindest teilweise, ein Teil der Form sein. Die Folie kann eine Dicke von weniger als 1 mm, vorzugsweise weniger als 0,4 mm, vorzugsweise weniger als 0,2 oder weniger als 0,15 mm haben. Insbesondere kann die Folie eine Sandwich-Struktur mit einer Kennungs-relevanten Lage, zum Beispiel einer Chip-und-Antenne-Lage, zwischen zwei äußeren Lagen aufweisen. Um die Kennungs-relevante Lage zu schützen, sind die äußeren Lagen größer und können auch dicker sein als die Kennungs-relevante Lage und bilden einen schützenden Grenzbereich oder Rahmen um die Kennungs-relevante Lage, d.h. die Kennungs-relevante Fläche. In diesem Grenzbereich sind die zwei äußeren Lagen direkt aneinander befestigt, während in dem durch den Grenzbereich geschützten Bereich die Kennungs-relevante und damit empfindliche Schicht die zwei äußeren Lagen trennt.
Ein nächster Schritt ist das Schließen der Form oder Spritzgussform. Anschließend erfolgt ein Einspritzen eines Einspritzmaterials, vorzugsweise eines Thermoplasts, in die an die zwei Hauptoberflächen der Kennungs-Folie angrenzenden Formkavitätsteile, gleichzeitig und symmetrisch in Bezug auf eine Haupterstreckungsebene der Kennungs-Folie. Die Haupterstreckungsebene der Kennungs-Folie ist parallel zu den zwei Hauptoberflächen der Kennungs-Folie. Die Formkavitätsteile sind Teile oder Abschnitte der Formkavität, d.h. die Form ist eine Form, insbesondere eine integrale Form, welche unterschiedliche Abschnitte aufweist. Anschließend kann das Bauteil mit der integrierten Drahtlos-Kennung aus der Form ausgeworfen werden. Vorzugsweise werden die beschriebenen Verfahrensschritte in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt. Insbesondere werden keine zusätzlichen Einspritzschritte, d.h. keine zusätzlichen Schritte welche ein Einspritzen von Material in eine Form einschließen, wie im Folgenden näher beschrieben, durchgeführt.
Das gleichzeitige und, bezogen auf die Haupterstreckungsebene der Kennungs-Folie, symmetrische Einspritzen des Einspritzmaterials in die Formkavitätsteile, die an die zwei Oberflächen der Kennungs-Folie angrenzen, hat die Wirkung, dass sich die Kräfte auf die Kennungs-Folie auf den gegenüberliegenden Oberflächenseiten, d.h. zum Beispiel oberer und unterer Seite der Folie, ausgleichen. Daher wird die Folie in einer Richtung senkrecht zu ihrer Haupterstreckungsebene nicht wesentlich verformt und somit beim Formgebungsprozess nicht beschädigt. Außerdem kann das Bauteil mit dem integrierten Drahtlos-Tag, d.h. das Bauteil, das die Kennungs-Folie trägt, sehr dünn sein, da das Risiko, dass die Folie, insbesondere die Kennungs-relevante Fläche der Folie, zur Umgebung freigelegt wird, deutlich reduziert ist. Folglich kann die Kennungs-Folie ohne vorherige Schritte der Stabilisierung der Folie mit der aus dem Stand der Technik bekannten Lage-für-Lage-Ausformung überformt oder aufgeformt werden. Das beschriebene Verfahren spart also Zeit und Ressourcen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Einspritzen des oben beschriebenen Einspritzschrittes unter Verwendung eines Eingangs für das Einspritzmaterial in die Kavitätsteile, die an die zwei Hauptoberflächen der Kennungs-Folie angrenzen, die so angeordnet ist, dass das Einspritzmaterial, das durch den Eingang getrieben wird, die Kante oder den Rand der Kennungs-Folie als ersten Teil der Kennungs-Folie berührt und anschließend entlang der zwei Hauptoberflächen der Kennungs-Folie gleichzeitig und symmetrisch in Bezug auf die Haupterstreckungsebene der Kennungs-Folie fließt. Dies kann zum Beispiel mit einem Eingang erreicht werden, der als ein parallel zur Kante verlaufender Schlitz ausgebildet ist. Mit anderen Worten, das Material wird in die an die zwei Hauptoberflächen der Kennungs-Folie angrenzenden Formkavitätsteile von einer lateralen Seite der Kennungs-Folie aus eingespritzt. Hier ist die laterale Seite die Seite, die sich von der oberen und unteren Seite der Folie unterscheidet, die den zwei Hauptoberflächen der Kennungs-Folie entsprechen. Dabei werden die Begriffe „obere“ und „untere“ willkürlich gewählt, um die zwei unterschiedlichen Seiten intuitiv, d.h. unabhängig von einer räumlichen Orientierung der Kennungs-Folie, zu unterscheiden. Folglich ist der Eingang zu den Kavitätsteilen senkrecht zur Hauptebene der Kennungs-Folie orientiert. Hier wird die Orientierung des Eingangs durch die Richtung des Flusses des Materials durch den Eingang beim Einspritzen des Materials und/oder einen Normalenvektor eines Querschnitts des Eingangs definiert.
Dies ergibt den Vorteil, dass das gleichzeitige und symmetrische Einspritzen des Einspritzmaterials in die an die zwei Hauptoberflächen angrenzenden Förmkavitätsteile und damit das Kräftegleichgewicht auf der oberen und unteren Seite der Folie sehr zuverlässig erreicht werden kann insbesondere zuverlässiger als zum Beispiel durch zwei getrennte Zugänge an gegenüberliegenden Seiten, zum Beispiel obere und untere Seite, der Kennungs-Folie. Daher kann der Prozess.beschleunigt werden.
Folglich ist es besonders vorteilhaft, wenn das Einspritzmaterial in die Kavitätsteile oder sogar in die gesamte Formkavität nur über diesen einzigen Eingang eingespritzt wird. Daher ist es besonders vorteilhaft, wenn der Eingang ein einziger Eingang ist, das heißt, der einzige Eingang für das Einspritzmaterial in die Kavitätsteile, die an die zwei Hauptoberflächen der Kennungs-Folie angrenzen, oder sogar der gesamten Formkavität. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass der Prozess leichter zu steuern ist und somit mit erhöhter Geschwindigkeit durchgeführt werden kann.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform umfasst der oben beschriebene Einspritzschritt ein Treiben eines Einspritzmaterialstroms durch den Eingang in die Kavitätsteile, bei dem der Strom durch den Kante der Kennungs-Folie in zwei gleich große Teilströme unterteilt wird, die entlang der zwei Hauptoberflächen der Kennungs-Folie fließen. Betrachtet man also einen Querschnitt des Eingangs, der senkrecht zur Orientierung des Eingangs ist, so unterteilt eine Orthogonalprojektion der Kante der Kennungs-Folie auf die Fläche des Eingangs den Querschnitt des Eingangs in zwei gleich große Flächen. Vernachlässigt werden können dabei Teile des Stroms, die entlang des Kantes der Kennungs-Folie fließen und nicht „über und unter“ der Folie fließen, d.h. Teile, die durch eine Orthogonalprojektion nicht auf die Folie projiziert werden können und daher keine Kraft in einer Richtung senkrecht zur Hauptebene der Folie ausüben. Vorzugsweise ist die Orientierung des Eingangs senkrecht zur Orientierung der Hauptebene der Kennungs-Folie, d.h. die Orientierung des Eingangs (die die Orientierung seines Querschnitts und/oder die gemittelte Richtung des Einspritzmaterialstroms durch den Eingang während der Einspritzung sein kann) kann parallel zur Hauptebene der Kennungs-Folie sein, da im Zusammenhang mit dieser Offenbarung die Orientierung einer Ebene durch ihren Normalenvektor definiert ist.
Dies ergibt den Vorteil, dass das Kräftegleichgewicht auf den zwei gegenüberliegenden Seiten, das heißt, der oberen und unteren Seite entsprechend den zwei Hauptoberflächen der Kennungs-Folie mit erhöhter Zuverlässigkeit realisiert werden kann und insbesondere ein Flattern der Folie vermieden werden kann. Daher kann der Prozess weiter beschleunigt werden.
In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform wird das Bauteil mit dem integrierten Drahtlos-Kennung mit einem einzigen Einspritzschritt ausgeformt, d.h. durch einen so genannten „Single Shot“, bei dem das Einspritzen eines Einspritzmaterials in eine Form nur ein Mal im Produktionsprozess des Bauteils erfolgt.
Dies ergibt den Vorteil, dass der Herstellungsprozess des Bauteils einfacher zu steuern ist und weniger Zeit benötigt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform steht, wenn durch die Halteeinrichtung in Position gehalten, die Halteeinrichtung nur in einem oder mehreren Bereichen der Kennungs-Folie, die einen minimalen Abstand > 0 mm, insbesondere > 0,3 mm, vorzugsweise > 0,6 mm, von einer Kennungs-relevanten Fläche der Kennungs-Folie haben, mit der Kennungs-Folie in mechanischem Kontakt. Der Abstand wird in der Hauptebene der Kennungs-Folie gemessen. Die Kennungs-relevante Fläche der Kennungs-Folie kann eine Fläche einer RFID-Folie sein, zum Beispiel eine Fläche, wo sich Chip und Antenne befinden. Folglich kann die Kennungs-relevante Fläche eine Chip-Antenne-Fläche der Kennungs-Folie sein, sofern die Kennungs-Folie eine Chip-Antenne-Folie für Drahtlos-Radiofrequenz-Kennung, wie beispielsweise RFID-Kennung, umfasst oder eine solche ist. Folglich steht die Kennungs-relevante Fläche mit der Halteeinrichtung und/oder der Form nicht in mechanischem Kontakt. Mit anderen Worten, die Kennungs-relevante Fläche schwebt frei in der Kavität und wird nur durch den Rahmen der Folie in Position gehalten. Alternativ oder zusätzlich zur Kennungs-relevanten Fläche, die zum Beispiel eine Chip-Antenne-Fläche einer Chip-Antenne-Folie, insbesondere einer RFID-Kennungs-Folie, ist, kann die Kennungs-relevante Fläche eine Optischer-Code-Fläche sein, wie zum Beispiel eine Fläche, wo ein Barcode, ein Matrixcode oder dergleichen einer optischen Kennungs-Folie angeordnet ist.
Dies ergibt den Vorteil, dass die Kennungs-relevante Fläche der Kennungs- Folie durch das Einspritzmaterial vor Umwelteinflüssen geschützt ist, was das zuverlässige Funktionieren der Drahtlos-Kennung verbessert. Darüber hinaus ist es im Produktionsprozess weniger wahrscheinlich, dass die Halteeinrichtung dieKennungs-relevante Fläche der Kennungs-Folie beschädigt. Außerdem kann die auf die Folie ausgeübte Kraft erhöht werden, was zu einer stabilen und präzisen Fixierung der Folie während des Einspritzens des Einspritzmaterials führt, was wiederum eine erhöhte Prozessgeschwindigkeit ermöglicht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der oben beschriebene Einsetzungsschritt das Halten der Kennungs-Folie in Position durch ein Vakuum und/oder durch einen Positionierungsstift. Dementsprechend umfasst die Halteeinrichtung eine Vakuum- und/oder Verstiftungseinrichtung zum Halten der Kennungs-Folie in einer definierten Position.
Dies ergibt den Vorteil, dass eine besonders präzise Positionierung der Kennungs-Folie ermöglicht wird, was die Genauigkeit des Kräftegleichgewichts auf den verschiedenen Seiten der Kennungs-Folie weiter erhöht und zu den oben genannten Vorteilen beiträgt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der oben beschriebene Schließschritt das Einquetschen oder Einfangen der Kennungs-Folie zwischen einer Gruppe von zumindest einem Paar gegenüberliegender Oberflächen der Halteeinrichtung, vorzugsweise einer geraden Anzahl, wie mindestens sechs, mindestens acht, mindestens zehn oder mindestens zwölf Paaren passender Oberflächen. Die jeweiligen gegenüberliegenden Oberflächen können durch unabhängig voneinander bewegliche Teile der Form gebildet sein, zum Beispiel einer Oberfläche eines jeweiligen Paares gegenüberliegender Oberflächen in der Spritzgussform, d.h. in der A-Platte, und der anderen Oberfläche des jeweiligen Paares gegenüberliegender Oberflächen in der Auswerfer-Form, d.h. in der B-Platte. Diese gegenüberliegenden Oberflächen werden dann beim Schließen der Form gegeneinander gepresst und fixieren so die Kennungs-Folie in der vorgegebenen Position, d.h. an ihrem ursprünglichen Platz. Alternativ oder zusätzlich kann die Halteeinrichtung zusätzliche Elemente, wie ein Federelement und/oder ein hydraulisches Element, enthalten, wobei zumindest eine Oberfläche jedes Oberflächiinpaares durch das Federelement und/oder das hydraulische Element gegen die andere Oberfläche gepressti wird, Die Halteeinrichtung kann also (auch) als Einquetsch- oder Einklemmeinrichtung dienen. Vorzugsweise wird die Kennungs-Folie an ihrer Kante gequetscht, d.h. die gegenüberliegenden Oberflächen eines jeweiligen Paares gegenüberliegender Oberflächen berühren sich beim Schließen der Form teilweise. Die gegenüberliegenden Oberflächen berühren die Kennungs-Folie vorzugsweise nur außerhalb der oben genannten Kennungs-relevanten Fläche, d.h. nur am Rahmen.
Dies ergibt den Vorteil, dass die Kennungs-Folie besonders zuverlässig in ihrer Position gehalten wird. Dies gewährleistet ein besonders gutes Kräftegleichgewicht auf den gegenüberliegenden Seiten der Folie und ermöglicht das Spritzgießen mit erhöhter Geschwindigkeit, wobei das zuverlässige Funktionieren der Kennungs-Folie und damit das Drahtlos-Kennungs aufrechterhalten bleiben.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist beziehungsweise umfasst die Kennungs-Folie eine Chip-Antenne-Folie für Drahtlos-Radiofrequenz-Kennung, insbesondere eine Radiofrequenz-Identifikation-(RFID)-Folie zur Radiofrequenz-Identifikation, vorzugsweise zur Passiv-Tag-Radiofrequenz-Identifikation. Zusätzlich oder alternativ dazu ist oder umfasst die Kennungs-Folie eine optische Folie für optische Kennung, insbesondere eine optischer-Barcode-Folie für eine optische Barcode-Identifikation und/oder eine optische-Matrix-Folie für eine optische Matrixcode-Identifikation und/oder eine optisches-Logo- oder optisches-Bild-Folie für eine optische Logo- oder Bild-Identifikation. Im Fall der Drahtlos-Radiofrequenz-Kennung ist das Einspritzmaterial bevorzugt transparent für Signale der Radio-Frequenz welche während Identifikation der Kennung oder des Labels genutzt wird. Dies ist typischerweise für Thermoplasten der Fall. Im Fall der drahtlosen optischen Kennung ist das Einspritzmaterial bevorzugt transparent für optische Signale, d.h. für Licht im sichtbaren Spektrum oder für ein vorgegebenes Unterspektrum des sichtbaren Spektrums.
Das vorgeschlagene Verfahren ist besonders vorteilhaft für Chip-Antenne-Folien, insbesondere RFID-Folien, da diese Folien sehr empfindlich sind und daher im Spritzgießen konventionell unter Verwendung von mehreren Einspritzschritten verarbeitet werden. Folglich können mit dem vorgeschlagenen Verfahren Bauteile mit integrierter Drahtlos-Radiofrequenz-Kennung, insbesondere RFID-Kennung, zuverlässig und schnell hergestellt werden. Was optische Kennungen oder das optische Labeln anbelangt, so wird das Verformen der Folie während des Spritzgießens mit der vorgeschlagenen Methode vermieden, was zu einer verbesserten Lesbarkeit und, gerade im Falle eines Firmenlogos oder eines Bildes, zu einer klaren und unzweideutigen Darstellung des Logos oder des Bildes führt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Bauteil mit der integrierten Drahtlos-Kennung ein Kabelhalter oder eine Wertmarke sein, insbesondere eine Spielmünze oder eine Smart-/Chipkarte oder ein Zwischenprodukt für ein anderes Bauteil. Insbesondere kann das Bauteil mit integrierter Drahtlos-Kennung ein flaches Bauteil sein, das heißt, ein Bauteil mit einer Haupterstreckung in einer Haupterstreckungsrichtung, die viel größer ist als ihre Erstreckung in der Mindesterstreckungsrichtung. Zum Beispiel kann die Länge mindestens viermal, vorzugsweise mindestens zehnmal oder sogar mindestens 15mal größer sein als seine Dicke.
Dies ergibt den Vorteil, dass eine Folie besonders geeignet ist, in das Bauteil eingebracht zu werden, und, da diese Bauteile in der Regel in großen Mengen produziert werden, der Effekt des beschleunigten Produktionsprozesses besonders groß ist.
Ein weiterer Aspekt bezieht sich auf eine Formgebungseinrichtung zum Spritzgießen eines Bauteils, insbesondere eines Kabelbinders, mit einer integrierten Drahtlos-Kennung gemäß dem oben beschriebenen Verfahren.
Ein weiterer Aspekt bezieht sich auf ein Gerät mit integriertem Wireless-Tag, insbesondere einen Kabelbinder, der durch Spritzgießen nach einem der beschriebenen Verfahren hergestellt wird.
Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der Formgebungseinrichtung und des Bauteilsmit der integrierten Drahtlos-Kennung entsprechen den Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen des beschriebenen Verfahrens.
Die vorstehend beschriebenen Merkmale und Kombinationen von Merkmalen sowie die in der Figurenbeschreibung oder nur in den Figuren offenbarten Merkmale und Kombinationen von Merkmalen können nicht nur allein oder in der beschriebenen Kombination, sondern auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder ohne einige der offenbarten Merkmale verwendet werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Folglich sind auch Ausführungsformen, die nicht explizit durch die Figuren dargestellt und beschrieben werden, sondern durch separates Kombinieren der in den Figuren offenbarten Einzelmerkmale gebildet werden können, Teil der Erfindung. Daher sind Ausführungsformen und Kombinationen von Merkmalen, die nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs umfassen, als offenbart anzusehen. Darüber hinaus gelten Ausführungsformen und Kombinationen von Merkmalen, die von den durch die Abhängigkeiten der Ansprüche beschriebenen Merkmalskombinationen abweichen oder darüber hinausgehen, als offenbart.
Figurenliste
Beispielhafte Ausführungsformen werden im Folgenden anhand von schematischen Zeichnungen näher beschrieben, wobei:

1 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Bauteils mit einer integriertem Drahtlos-Kennung, hier ein Kabelbinder, zeigt;
2 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Kennungs-Folie zeigt;
3 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer offenen Form mit der Kennungs-Folie aus 2 zeigt;
4 eine Draufsicht aufdie offene Form aus 3 zeigt; und
Fig. Seine perspektivische Ansicht einer 3D-Darstellung einer beispielhaften Materialeinspritzungin eine beispielhafte Ausführungsform einer geschlossenen Form zeigt.

In den Figuren haben identische oder funktional identische Elemente die gleichen Bezugszeichen.
Detaillierte Beschreibung
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Bauteils 1 mit einer integrierten Drahtlos-Kennung 2. Im vorliegenden Beispiel ist das Bauteil 1 ein Kabelbinder, bei dem die Drahtlos-Kennung 2 zwischen dem Kopf 3 und dem Band 4 des Kabelbinders 1 angeordnet ist. Die Drahtlos-Kennung 2 ist oder umfasst eine Kennungs-Folie 5, die im vorliegenden Beispiel eine Chip-Antenne-Folie für RFID, kurz eine RFID-Folie, ist.
Die Kennungs-Folie 5 ist in 2 genauer dargestellt. Die Kennungs-Folie 5 hat eine Kennungs-relevante Fläche 6 in der Mitte der Kennungs-Folie 5, die hier von einem Schutzrand oder Rahmen 7 umgeben ist. Im vorliegenden Beispiel hat die Kennungs-Folie 5 auch zwei Löcher 8a, 8b an gegenüberliegenden Enden in der z-Richtung, um die Kennungs-Folie 5 präzise in ihrer Position zu justieren. Im vorliegenden Beispiel der Kennungs-Folie als RFID-Folie ist die Kennungs-relevante Fläche eine Antenne-Chip-Fläche, in der sich die für die RFID-Funktion der Kennungs-Folie 5 erforderliche Antenne und der Chip befinden. Die Kennungs-relevante Fläche 6 ist daher anfälliger für Beschädigungen als der Rahmen 7.
In 2 ist die Ansicht auf eine der zwei Hauptoberflächen 9a, 9b der Kennungs-Folie 5 dargestellt. Für Veranschaulichungszwecke kann hier die gezeigte Hauptoberfläche ohne Eingrenzungscharakter auf die obere Hauptoberfläche 9a bezogen werden, da ihre Orientierung im Raum willkürlich ist. Die obere Hauptoberfläche 9a und die untere Hauptoberfläche 9b (jetzt unsichtbar) sind durch eine äußere Kante 10 voneinander getrennt.
3 zeigt eine perspektivischen Ansicht einer beispielhafte Ausführungsform einer Form 11 zum Spritzgießen eines Bauteils 1, im vorliegenden Beispiel eines Kabelbinders, mit einer integrierten Drahtlos-Kennung 2. Für beispielhafte Veranschaulichungszwecke wird hier die Kennungs-Folie 5 aus 2 in eine Formkavität gelegt, wo sie von einer Halteeinrichtung 13 gehalten wird, die später unter Bezugnahme auf 4 näher beschrieben wird.
Die Kennungs-Folie 5 wird von der Halteeinrichtung 13 so gehalten, dass ein Formkavitätsteil 14 mit der Kennungs-Folie 5 in zwei Formkavitätsteile 14a, 14b getrennt wird, die an die zwei Hauptoberflächen 9a, 9b angrenzen. Vorteilhaft ist, dass zwei Formkavitätsteile 14a, 14b gleiche Volumina aufweisen. Es ist zu beachten, dass zu Veranschaulichungszwecken nur eine Hälfte der Form 11 gezeigt wird, die als die untere Hälfte der Form 11 bezeichnet werden kann.
Folglich wird die Kante 10 der Kennungs-Folie 5 so in einer Position fixiert, dass ein in die Formkavität 12 links oben in der Figur eingespritzter Einspritzmaterialstrom, das heißt, fließend von der Einspritzstelle 15 (hier entsprechend dem Kopf 3 des Kabelbinders) durch die Formkavität 12 in x-Richtung über einen Eingang 16 in den Formkavitätsteil 14, durch die Kante 10 in zwei Teilströme unterteilt wird, die entlang der zwei Hauptoberflächen 9a, 9b der Kennungs-Folie 5 fließen und gleich groß sind (siehe 5). Folglich ist im vorliegenden Beispiel der Eingang 16 so angeordnet, dass das Einspritzmaterial die Kante 10 der Kennungs-Folie 5 berührt, bevor es anschließend beim Einspritzen des Einspritzmaterials in die geschlossene Form 11an den zwei Hauptoberflächen 9a, 9b der Kennungs-Folie 5 entlang fließt (siehe 5). Die Kante 10 kann angesehen werden als sich in einem vertikalen Zentrum des Eingangs 16 befindend, was zu einer horizontalen Teilung des Stroms des Einspritzmaterials 21 führt (5), da die Orthogonalprojektion auf die Durchmesserfläche des Eingangs 16 entsprechend den zwei gleich großen Teilströmen die Durchmesserfläche in zwei gleich große Bereiche teilt. Hier verläuft, wie auch aus 4 ersichtlich, die Orientierung des Eingangs 16 und damit die Richtung eines Flusses des Einspritzmaterials im Einspritzschritt parallel zu den Hauptoberflächen 9a, 9b, d.h. parallel zur Haupterstreckungsebene der Kennungs-Folie 5, der x-z-Ebene.
4 zeigt eine Draufsicht auf die Form 11 aus 3. Die Halteeinrichtung 13 umfasst mehrere Paare gegenüberliegender Oberflächen 17a, 17b, 18a, 18b, 19a, 19b, wobei nur eine der gegenüberliegenden Oberflächen der jeweiligen Paare dargestellt ist, und die zweite Hälfte der Form 11, die die (vorzugsweise symmetrische) zweite Hälfte des Formkavitätsteils 14 umfasst, Formkavitätsteil 14a (3), hier nicht dargestellt ist.
Wenn die Kennungs-Folie 5 in die Form 11 eingelegt wird, wird sie auf die Oberflächen 17a - 19b mit dem Rahmen 7 aufgelegt, um mechanische Wechselwirkungen der Halteeinrichtung 13 mit der Kennungs-relevanten Fläche 6, insbesondere dem Chip und der Antenne der RFID-Folie, zu vermeiden. Die Kennungs-relevante Fläche der Kennungs-Folie 5 schwebt somit frei in der Formkavität 12. Wie in 4 gezeigt, berühren die Oberflächen 17a, 17b, 18a, 18b, 19a, 19b vorzugsweise die Kennungs-Folie 5 an ihrer Kante 10, so dass die Kennungs-Folie 5 bei geschlossener Form 11 zwischen einigen gegenüberliegenden Oberflächen 17a, 17b, 18a, 18b gequetscht wird, vorzugsweise, aber nicht zwangsläufig, allen gegenüberliegenden Oberflächen 17a - 19b. Bei einer Quetschung an der Kante ergibt sich eine Versteifung der Kante 10, die das gleichzeitige und symmetrische Einfließen des Spritzgussmaterials 21 (5) in die an die zwei Hauptoberflächen 9a, 9b der Kennungs-Folie 5 angrenzenden Formkavitätsteile 14a, 14b und den Ausgleich der Kräfte auf die Kennungs-Folie 5 auf deren oberen und unteren Seite begünstigt.
Im vorliegenden Beispiel sind die Paare gegenüberliegender Oberflächen 17a - 19b symmetrisch zur Haupterstreckung der Kennungs-Folie 5 sowohl in Bezug auf die Hauptfließrichtung, hier x-Richtung, des Einspritzmaterials 21 als auch in einer Linie senkrecht zur Fließrichtung (d.h. einer Linie in z-Richtung) angeordnet. Im vorliegenden Beispiel gibt es nämlich für jedes Paar gegenüberliegender Oberflächen 17a, 18a, die sich in der Strömungsrichtung stromaufwärts befinden (linke Seite der Figur), ein entsprechendes symmetrisches Gegenstück 17b, 18b, das sich stromabwärts der Fließrichtung befindet (rechte Seite der Figur). Im vorliegenden Beispiel haben zwei zentrale Paare gegenüberliegender Oberflächen 17a, 17b, die zum Eingang 16 am nächsten liegen, eine kleinere Fläche als die äußeren Paare gegenüberliegender Oberftächen 18a, 18b, 19a, 19b, die weiter vom Eingang 16 entfernt sind. Dies kombiniert eine erhöhte Zuverlässigkeit beim Halten der Kennungs-Folie 5 mit einer minimalen Beeinträchtigung des Flusses des Einspritzmaterials durch die Formkavität 12 durch die Halteeinrichtung 13. Im vorliegenden Beispiel teilt das stromaufwärts gelegene-zentrale Paar gegenüberliegender Oberflächen 17a den Strom des Einspritzmaterials, der durch den Eingang 16 fließt, vertikal in zwei Teilströme gleicher Größe auf. Dies entspricht der oben erläuterten horizontalen Teilung durch die Kante 10.
Im vorliegenden Beispiel sind die äußersten Paare gegenüberliegender Oberflächen 19a, 19b, die sich an den gegenüberliegenden Enden der Kennungs-Folie 5 mit einem maximalem Abstand befinden, mit einer Vakuumeinrichtung versehen. Im vorliegenden Beispiel hat also mindestens eine der entsprechenden Oberflächen Löcher 20, die es ermöglichen, bei Verbindung mit einem Vakuum, die Kennungs-Folie 5 durch das Vakuum in Position zu halten. Dementsprechend sind die äußersten gegenüberliegenden Oberflächen 19a, 19b hier mit der Kante 10 nicht in Kontakt. Die äußersten Paare von gegenüberliegenden Oberflächen 19a, 19b haben im vorliegenden Beispiel auch die größte Fläche, da sie am weitesten voneinander entfernt sind und somit die entstehende Spannung zwischen den Paaren von gegenüberliegenden Oberflächen 19a, 19b größer ist als die entstehende Spannung zwischen den näher beieinander liegenden Paaren von gegenüberliegenden Flächen, z.B. den Paaren von gegenüberliegenden Flächen 17a, 17b.
5 zeigt den Fluss eines Spritzgussmaterials 21 zu verschiedenen Zeiten t1, t2, t3 für eine beispielhafte Form 11, wie in 3 und 4 dargestellt. Der Einspritzrichtung D folgend, die hier parallel zur x-Richtung verläuft, tritt das Einspritzmaterial 21 zum Zeitpunkt t1 an der Einspritzstelle 15 in die Formkavität 12 ein (3, 4). Während es die Formkavität 12 zum Zeitpunkt t2 füllt, ist beginnt es durch den Eingang 16 in den Formkavitätsbereich 14 mit der Kennungs-Folie 5 einzutreten. Zu einem dritten, nachfolgenden Zeitpunkt t3 hat es sich, wie an den Rändern 21a und 21b des Einspritzmaterials 21 ersichtlich, gleichzeitig und symmetrisch zur Haupterstreckungsebene der Kennungs-Folie 5 in die an die zwei. Hauptoberflächen 9a, 9b der Kennungs-Folie 5angrenzenden Formkavitätsteile 14a, 14b bewegt. So führt die laterale Einspritzung des Einspritzmaterials. 21 vorteilhaft zu ausgeglichenen vertikalen Kräften auf die Kennungs-Folie 5.
Dies hat die Wirkung, dass die Kennungs-Folie 5 intakt und durch das Einspritzmaterial 21 gut geschützt bleibt, was die Herstellung eines spritzgegossenen Bauteils mit integrierter Drahtlos-Kennung mit einem einzigen Einspritzschritt ermöglicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

FR 2882680 B1 [0003]
DE 69613341 T1 [0003]

Claims

Verfahren zum Spritzgießen eines Bauteils (1), insbesondere eines Kabeibinders, mit einer integrierten Drahtlos-Kennung (2), umfassend die Verfahrensschritte: a) Einlegen einer Kennungs-Folie (5) mit zwei Hauptoberflächen (9a, 9b), die durch eine Kante (10) getrennt sind, in eine Formkavität (12) einer offenen Form (11), wo die Kennungs-Folie (5) durch eine Halteeinrichtung (13) in Position gehalten wird; b) Schließen der Form (11); c) Einspritzen eines Einspritzmaterials (21) in Formkavitätsteile (14a, 14b), welche Teil der Formkavität sind und welche an die zwei Hauptoberflächen (9a, 9b) der Kennungs-Folie (5) angrenzen, gleichzeitig und symmetrisch in Bezug auf eine Haupterstreckungsebene der Kennungs-Folie (5), die parallel zu den zwei Hauptoberflächen (9a, 9b) der Kennungs-Folie (5) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzen des Einspritzschrittes c) erfolgt unter Verwendung eines Eingangs (16) in die Kavitätsteile (14a, 14b), der so angeordnet ist, dass das Einspritzmaterial (21), das durch den Eingang (16) getrieben wird, die Kante (10) der Kennungs-Folie (5) als ersten Teil der Kennungs-Folie (5) berührt und anschließend entlang der zwei Hauptoberflächen (9a, 9b) der Kennungs-Folie (5) fließt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspritzschritt c) das Treiben eines Stroms von Einspritzmaterial (21) durch den Eingang (16) in die Kavitätsteile (14a, 14b) umfasst, wobei der Strom durch die Kante (10) der Kennungs-Folie (5) in zwei gleich große Teilströme unterteilt wird, die entlang der zwei Hauptoberflächen (9a, 9b) der Kennungs-Folie (5) fließen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) mit der integrierten Drahtlos-Kennung (2) in einem einzigen Einspritzschritt ausgeformt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenn durch die Halteeinrichtung (13) in Position gehalten, die Halteeinrichtung (13) mit der Kennungs-Folie (5) nur in einem oder mehreren Bereichen der Kennungs-Folie (5) in Kontakt ist, die einen minimalen Abstand >0, insbesondere >0,3 mm, vorzugsweise >0,6 mm, von einer Kennungs-relevanten Fläche (6) der kennungs-Folie (5) haben, wobei der Abstand in der Hauptebene der Kennungs-Folie (5) gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlegeschritt a) Halten der Kennungs-Folie (5) in Position durch ein Vakuum und/oder durch einen Positionierstift umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließschritt b) Einquetschen der Kennungs-Folie (5) zwischen einer Gruppe von zumindest einem Paar gegenüberliegender Oberflächen (17a, 17b, 18a, 18b, 19a, 19b) der Halteeinrichtung (13) umfasst, vorzugsweise eine gerade Anzahl, wie mindestens 6, mindestens 8, mindestens 10 oder mindestens 12 Paare passender Oberflächen (17a,17b,18a, 18b,19a, 19b).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennungs-Folie (5) eine Chip-Antennen-Folie für Drahtlos-Radiofrequenz-Kennung, insbesondere eine Radiofrequenz-Identifikations-, RFID-, Folie für Radiofrequenz-Identifikation, vorzugsweise für Passiv-Tag-Radiofrequenz-Identifikation, ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennungs-Folie (5) eine optische Folie für eine optische Kennung ist oder umfasst, insbesondere eine optischer-Barcode-Folie und/oder eine optische-Matrix-Folie und/oder eine optisches-Logo- oder optisches-Bild-Folie.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bauteil mit der integrierten Drahtlos-Kennung (2) ein Kabelhalter oder eine Wertmarke, insbesondere eine Spielmünze, oder eine Karte oder ein Zwischenprodukt für ein anderes Bauteil ist.
Formgebungseinrichtung zum Spritzgießen eines Bauteils, insbesondere eines Kabelbinders, mit einer integrierten Drahtlos-Kennung (2) nach einem Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
Bauteil (1) mit integrierter Drahtlos-Kennung (2), insbesondere Kabelbinder, ausgeformt durch Spritzgießen nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-10.